留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波

刘志青 李鹏程 郭海涛 张保明 丁磊 赵传 张旭光

刘志青, 李鹏程, 郭海涛, 张保明, 丁磊, 赵传, 张旭光. 融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
引用本文: 刘志青, 李鹏程, 郭海涛, 张保明, 丁磊, 赵传, 张旭光. 融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
Liu Zhiqing, Li Pengcheng, Guo Haitao, Zhang Baoming, Ding Lei, Zhao Chuan, Zhang Xuguang. Integrating strict threshold triangular irregular networks and curved fitting based on total least squares for filtering method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
Citation: Liu Zhiqing, Li Pengcheng, Guo Haitao, Zhang Baoming, Ding Lei, Zhao Chuan, Zhang Xuguang. Integrating strict threshold triangular irregular networks and curved fitting based on total least squares for filtering method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 406003-0406003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0406003

融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波

doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
基金项目: 

国家自然科学基金(41371436)

详细信息
    作者简介:

    刘志青(1986-),女,博士生,主要从事数字摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:13525599533@163.com;张保明(1961-),男,教授,博士生导师,主要从事数字摄影测量、数字图像处理等方面的研究。Email:zbm1960@163.com

    刘志青(1986-),女,博士生,主要从事数字摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:13525599533@163.com;张保明(1961-),男,教授,博士生导师,主要从事数字摄影测量、数字图像处理等方面的研究。Email:zbm1960@163.com

  • 中图分类号: P237

Integrating strict threshold triangular irregular networks and curved fitting based on total least squares for filtering method

  • 摘要: 机载LiDAR点云数据滤波是LiDAR数据后处理过程中的关键步骤。在分析三角网滤波与曲面拟合滤波特点的基础上,提出了一种由粗到精的处理思想用于LiDAR点云数据滤波。该方法通过强阈值三角网算法进行II类误差优先的粗分类,获取可靠性较高的初始地面点,以粗分类结果作为先验信息进行种子点选取,引入总体最小二乘算法完成曲面拟合,设置自适应阈值实现不同区域灵活处理,最终得到较为精细的地面模型。使用ISPRS测区数据及Niagara数据进行实验,与经典滤波算法及传统曲面拟合方法进行对比,实验结果证明,该方法较传统算法能够得到更加可靠的滤波结果,对各种地形的适应性较强,具备较高的实用价值。
  • [1] 赖旭东. 机载激光雷达基础原理与应用[M]. 北京:电子工业出版社, 2010.
    [2] Ackermann F. Airborne laser scanning-present status and future expectations[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 1999, 54(2-3):64-67.
    [3] 张小红. 机载激光雷达测量技术理论与方法[M]. 武汉:武汉大学出版社, 2007.
    [4] Lindenberger J. Laser-profilmessungen zur Topographischen Gelndeaufnahme[D]. Stuttgart:Stuttgart University, 1993.
    [5] Kilian J, Haala N, Englich M, et al. Capture and evaluation of airborne laser scanner data[J]. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 1996, 31(B3):383-388.
    [6] Zhang K Q, Chen S C, Whitman D, et al. A progressive morphological filter for removing nonground measurements from airborne LiDAR data[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2003, 41(4):872-882.
    [7] Chen Qi, Gong Peng, Baldocchi D, et al. Filtering airborne laser scanning data with morphological methods[J].Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2007, 73(2):175-185.
    [8] Sun Meiling, Li Yongshu, Chen Qiang, et al. Iterative multi-scale filter based on morphological opening by reconstruction for LiDAR urban data[J]. Infrared and Laser Engineering,2015, 44(1):363-369. (in Chinese)孙美玲, 李永树, 陈强, 等. 基于迭代多尺度形态学开重建的城区LiDAR滤波方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1):363-369.
    [9] Axelsson P. DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models[J]. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 2000, 33(B4):110-117.
    [10] Kraus K, Pfeifer N. Determination of terrain models in wooded areas with airborne laser scanner data[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 1998, 53(4):193-203.
    [11] Pfeifer N, Stadler P, Briese C. Derivation of digital terrain models in the SCOP++ environment[C]//Proceedings of Oeepe Workshop on Airborne Laserscanning and Interferometric SAR for Detailed Digital Terrain Models, 2011.
    [12] Su Wei, Sun Zhongping, Zhao Dongling, et al. Hierarchical moving curved fitting filtering method based on LiDAR data[J]. Journal of Remote Sensing, 2009, 13(5):833-838. (in Chinese)苏伟, 孙中平, 赵冬玲, 等. 多级移动曲面拟合LiDAR数据滤波算法[J]. 遥感学报, 2009, 13(5):833-838.
    [13] Sun Chongli, Su Wei, Wu Honggan, et al. Improved hierarchical moving curved filtering method of LiDAR data[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2):349-354. (in Chinese)孙崇利, 苏伟, 武红敢, 等. 改进的多级移动曲面拟合激光雷达数据滤波方法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(2):349-354.
    [14] Sithole G, Vosselmann G. Filtering of airborne laser scanner data based on segmented point clouds[C]//ISPRS Workshop Laser Scanning, 2005.
    [15] Huang Xianfeng, Li Hui, Wang Xiao, et al. Filter algorithms of airborne LiDAR data:review and prospects[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2009, 38(5):466-469. (in Chinese)黄先锋, 李卉, 王潇,等. 机载LiDAR数据滤波方法评述[J]. 测绘学报, 2009, 38(5):466-469.
    [16] Zuo Zhiquan, Zhang Zuxun, Zhang Jianqing, et al. A high-quality filtering method with adaptive TIN models for urban LiDAR points based on priori-knowledge[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2012, 41(2):246-251. (in Chinese)左志权, 张祖勋, 张剑清, 等. 知识引导下的城区LiDAR点云高精度三角网渐进滤波方法[J]. 测绘学报, 2012, 41(2):246-251.
    [17] Yuan Qing, Lou Lizhi, Chen Weixian. The application of the weighted total least-squares to three dimensional-datum transformation[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2011, 40(S1):115-119. (in Chinese)袁庆, 楼立志, 陈玮娴. 加权总体最小二乘在三维基准转换中的应用[J]. 测绘学报, 2011, 40(S1):115-119.
    [18] Felus Y A, Schaffrin B. Performing similarity transformations using the error-in-variables model[C]//ASPRS 2005 Annual Conference Baltimore, 2005.
    [19] Kukush A, Huffel S V. Consistency of elementwise-weighted total least squares estimator in a multivariate errors-in-variables model AX=B[J]. Metrika, 2004, 59:75-97.
    [20] Sithole G, Vosselman G. Experimental comparison of filter algorithms for bare-Earth extraction from air-borne laser scanning point clouds[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry Remote Sensing, 2004, 59(1-2):85-101.
    [21] Shen Jing. Airborne LiDAR data filtering by morphological reconstruction method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2011, 36(2):167-170, 175. (in Chinese)沈晶. 用形态学重建方法进行机载LiDAR数据滤波[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2011, 36(2):167-170, 175.
  • [1] 范伟, 刘博, 蒋贇.  基于体光栅窄带光学滤波的激光雷达收发波长动态匹配技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210639-1-20210639-7. doi: 10.3788/IRLA20210639
    [2] 靳辰飞, 田小芮, 唐勐, 王峰, 杨杰, 乔凯, 史晓洁, 张思琦.  非视域三维成像激光雷达的研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210471-1-20210471-16. doi: 10.3788/IRLA20210471
    [3] 郭静菁, 费晓燕, 葛鹏, 周安然, 王磊, 李正琦, 盛磊.  基于全光纤光子计数激光雷达的高分辨率三维成像 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210162-1-20210162-10. doi: 10.3788/IRLA20210162
    [4] 刘汝卿, 蒋衍, 李锋, 孟柘, 郭文举, 朱精果.  实时感知型激光雷达多通道数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200291-1-20200291-7. doi: 10.3788/IRLA20200291
    [5] 邢承滨, 龚声胜, 于晓亮, 李易馨.  高斯混合聚类对移动曲面拟合滤波分类的应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20200501-1-20200501-11. doi: 10.3788/IRLA20200501
    [6] 张楠, 孙剑峰, 姜鹏, 刘迪, 王鹏辉.  激光雷达场景三维姿态点法向量估计方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0105004-0105004(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0105004
    [7] 曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇.  APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
    [8] 龚道然, 李思宁, 姜鹏, 刘迪, 孙剑峰.  激光雷达三维距离像超分辨重构方法研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190511-1-20190511-7. doi: 10.3788/IRLA20190511
    [9] 李小路, 曾晶晶, 王皓, 徐立军.  三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503004-0503004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
    [10] 李晶, 车英, 宋暖, 翟艳男, 陈大川, 李君.  三维激光雷达共光路液体透镜变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418002-0418002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0418002
    [11] 赵海鹏, 杜玉红, 丁娟, 赵地, 史屹君.  移动机器人中激光雷达测距测角标定方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 630002-0630002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0630002
    [12] 杜玉红, 王鹏, 史屹君, 王璐瑶, 赵地.  环境特征自适应激光雷达数据分割方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 830001-0830001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0830001
    [13] 邓潘, 张天舒, 刘建国, 刘洋, 董云升, 范广强.  532 nm和355 nm瑞利激光雷达观测中层大气的数据对比分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 19-25. doi: 10.3788/IRLA201645.S230001
    [14] 张欣婷, 安志勇, 亢磊.  三维激光雷达发射/接收共光路光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618004-0618004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618004
    [15] 封双连, 强希文, 宗飞, 李志朝, 常金勇, 赵军卫, 吴敏, 江钰.  湍流廓线激光雷达的数据处理方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 220-224.
    [16] 李鹏程, 徐青, 邢帅, 刘志青, 耿迅, 侯晓芬, 张军军.  全局收敛LM 的激光雷达波形数据分解方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2262-2267.
    [17] 李小珍, 吴玉峰, 郭亮, 曾晓东.  合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3276-3281.
    [18] 靳辰飞, 胡鹏, 张思琦, 刘丽萍, 赵远, 谭立英.  增益调制激光雷达弱信号的双阈值处理分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2447-2452.
    [19] 郭玲玲, 任建岳, 张星祥, 张立国, 赵其昌, 吴泽鹏.  基于曲面拟合的离轴非球面镜顶点半径计算方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2694-2698.
    [20] 孙崇利, 苏伟, 武红敢, 刘睿, 刘婷, 黄健熙, 朱德海, 张晓东, 刘峻明.  改进的多级移动曲面拟合激光雷达数据滤波方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 349-354.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  265
  • HTML全文浏览量:  28
  • PDF下载量:  143
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-12
  • 修回日期:  2015-09-17
  • 刊出日期:  2016-04-25

融合强阈值三角网与总体最小二乘曲面拟合滤波

doi: 10.3788/IRLA201645.0406003
    作者简介:

    刘志青(1986-),女,博士生,主要从事数字摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:13525599533@163.com;张保明(1961-),男,教授,博士生导师,主要从事数字摄影测量、数字图像处理等方面的研究。Email:zbm1960@163.com

    刘志青(1986-),女,博士生,主要从事数字摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:13525599533@163.com;张保明(1961-),男,教授,博士生导师,主要从事数字摄影测量、数字图像处理等方面的研究。Email:zbm1960@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(41371436)

  • 中图分类号: P237

摘要: 机载LiDAR点云数据滤波是LiDAR数据后处理过程中的关键步骤。在分析三角网滤波与曲面拟合滤波特点的基础上,提出了一种由粗到精的处理思想用于LiDAR点云数据滤波。该方法通过强阈值三角网算法进行II类误差优先的粗分类,获取可靠性较高的初始地面点,以粗分类结果作为先验信息进行种子点选取,引入总体最小二乘算法完成曲面拟合,设置自适应阈值实现不同区域灵活处理,最终得到较为精细的地面模型。使用ISPRS测区数据及Niagara数据进行实验,与经典滤波算法及传统曲面拟合方法进行对比,实验结果证明,该方法较传统算法能够得到更加可靠的滤波结果,对各种地形的适应性较强,具备较高的实用价值。

English Abstract

参考文献 (21)

目录

    /

    返回文章
    返回